1、1电子线路（I） 董尚斌编课后习题（1 到 7 章）第 1 章1-1 本征半导体与杂质半导体有什么区别？解：本征半导体是纯净的，没有掺杂的半导体，本征半导体的导电性能较差，在温度为 0K 时，半导体中没有载流子，它相当于绝缘体。在室温的情况下，由本征激发产生自由电子空穴对，并达到某一热平衡值，本征载流子浓度 与温度有关。kTEigeAn2300杂质半导体是在本征硅或本征锗中掺入杂质得到的，若掺入 5 价元素的杂质可得到 N型半导体，N 半导体中的多子为自由电子，少子为空穴，由于掺入微量的杂质其导电性能得到了极大的改善，其电导率是本征半导体的好几个数量级。在杂质半导体中，多子的浓度取决于杂质的浓
2、度，而少子的浓度与 或正比，即与温度有很大的关系。若掺入 3 价2in元素的杂质可得到 P 型半导体。1-2 试解释空穴的作用，它与正离子有什么不同？解：空穴的导电实际上是价电子导电，在半导体中把它用空穴来表示，它带正电是运载电流的基本粒子，在半导体中，施主杂质电离后，它为半导体提供了一个自由电子，自身带正电，成为正离子，但由于它被固定在晶格中，是不能移动的。1-3 半导体中的漂移电流与扩散电流的区别是什么？解：漂移电流是在电场力的作用下载流子定向运动而形成的电流，扩散电流是由于浓度差而引起的载流子的定向运动而形成的电流1-4 在 PN 结两端加反向偏压时，为什么反向电流几乎与反向电压无关？解
3、：PN 结加反偏电压，外加电场与内电场方向相同,PN 结变宽，外加电压全部降落在PN 结上，而不能作用于 P 区和 N 区将少数载流子吸引过来。漂移大于扩散，由于在 P 区及 N 区中少子的浓度一定，因而反向电流与反偏电压无关。1-5 将一个二极管看作一个电阻，它和一般由导体构成的电阻有何区别？解：将二极管看作一个电阻，其明显的特点是非线性特性。而一般由导体构成的电阻，在有限的电压、电流范围内，基本上是线性的。（1） 二极管的正反向电阻，其数值相差悬殊。正向电阻很小，而反向电阻很大。（2） 二极管具有负温度系数，而导体构成的电阻具有正温度系数。1-6 在用万用表的电阻档测二极管的正向电阻时，发
4、现 R 10 档测出的阻值小，而用R 100 档测出的阻值大，为什么？解：万用表测量电阻时，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值刻在表盘上，当流过电表的电流大时，指示的电阻小，测量时，流过电表的电流由万用表的内阻和二极管的等效直流电阻之和联合决定。2通常万用表欧姆档的电池电压为 1.5V，R10 档时，表头满量程为 100A，万用表的内阻为 150，R 100 档时万用表的内阻为 。用万用表测二S 150SSR极管所构成的电路如题图 1-6（a）所示，图中虚线框内所示电路为万用表的等效电路。由图可得管子两端的电压 V 和电流 I 之间有下列关系： R10 档： S5.1R100 档： SRII
5、10.这两个方程式在 V-I 坐标系中均为直线，如图（ b）所示；从二极管本身的特性看，管子的电压和电流应满足特性曲线所表示的规律。因此，同时受这两种关系约束的电压和电流必定在特性曲线与直流负载线的交点上。用 R10 档测量时，交于图中 A 点，万用表读数为V1I 1；用 R100 档测时，交于图中 B 点，万用表读数为 V2I 2。显然前者的阻值较小，而后者的阻值大。1-18 在 300K 下，一个锗晶体中的施主原子数等于 21014cm3 ，受主原子数等于31014cm3 。（1）试求这块晶体中的自由电子与空穴浓度。由此判断它是 N 型还是 P 型锗？它的电功能主要是由电子还是由空穴来体现
6、？提示 若 Na受主原子（负离子）浓度，Nd施主原子（正离子）浓度，则根据电中性原理，可得 pnda又 2i（300K 下，锗的 ni2.410 13cm3 ）由上二式可求出 n、p 之值。（2）若 NaN d10 15cm3 ，重做上述内容。（3）若 Nd10 16cm3 ，N a10 14cm3 ，重做上述内容。解：（1）由 与 nN aPN d 可得2i 0)(22iadnpNp解之得24)()( iadad np由于 p0，故上式根号前应取“”号，已知3ni2.410 13cm3 ，N a310 14cm3 ， Nd210 14cm3代入上式得31421321414 05.)0.(0)
7、(0)2(1 cmpnp（N dN a）1.055 1014（23）10 145.510 12cm3由此可知 np 因而是 P 型锗。（2）由于 NaN d，因而由 nN apN d 得npn i2.410 13cm3这是本征锗。（3）由于 NaN d，因而可得 np nN d=1016cm3np，故为 N 型锗。310162327.50)4.( cmni1-20 若在每 105 个硅原子中掺杂一个施主原子，试计算在 T300K 时自由电子和空穴热平衡浓度值，掺杂前后半导体的电导率之比。解： T300K 时， n0N d（4.9610 2210 5）cm 34.9610 17cm3 n i1.
8、510 10cm3则 3202015.4cmnpi本征半导体电导率 本 （ n p）n iq5.0410 6 S/cm杂质半导体电导率 杂 nn0q119S/cm因此 杂 本 23810 51-21 在室温（300K）情况下，若二极管的反向饱和电流为 1nA，问它的正向电流为0.5mA 时应加多大的电压。设二极管的指数模型为 ,其中)1(TDmVSeIim1，V T26mV。解：将 代入公式得15.0 ， TDVSDnAImAi SDV IiieT lVIiST34.0ln1-25 二极管的正向伏安特性曲线如题图 1-25 所示，室温下测得二极管中的电流为20mA，试确定二极管的静态直流电阻
9、RD 和动态电阻 rd 的大小。4解：（1-25）从图中可见，I DQ=20mA、V DQ=0.67V，所以静态直流电阻 RD 为5.310267.DQIR从图中可见， ，因而在静态工作点处其交流电阻为mA303.126DTdIVr1-26 由理想二极管组成的电路如题图 1-26 所示，试求图中标注的电压 V 和电流 I 的大小。解：在图（a）电路中 D2 管优先导通，输出端电压=3V，D 1 截止，通过 1k 电阻的电流 I=8mA；题图 1-26（b）的变形电路如右图所示，从图中可见：假定 D1 截止 D2 导通，则输出端的电压 ；V3.005由于 D2 是理想二极管，则 A 点电压也为3
10、.33V，显然，假定 D1 截止是错误的。若 D1 导通，A 点电压为零，则输出端电压也为零 V0，则通过 D1 的电流为 mAI10511-27 二极管电路如题图 1-27 所示，判断图中二极管是导通还是截止状态，并确定输出电压 Vo。设二极管的导通压降为 0.7V。解： 判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是：首先假设将要判断的二极管断开（图中 A、B 两点之间断开） ，然后求该二极管阳极与阴极之间承受的电压。如果该电压大于导通电压，则说明该二极管处于正向偏置而导通，两端的实际电压为二极管的导通5压降；如果该电压小于导通电压，则二极管处于反向偏置而截止。在判断过程中，如果电路中出现两个
11、以上二极管承受大小不相等的正向电压，则应判定承受正向电压较大者优先导通，其两端电压为导通电压降，然后再用上述方法判断其余二极管的状态，具体分析如下：在图题 1-27（a）中，首先将二极管 D 断开，求二极管两端将承受的电压VABV AV B5V（10V ）5V 。显然，二极管接入以后处于正向偏置，工作在导通状态。如果设二极管是理想器件，正向导通压降 VD0V，则输出电压VO VAV D5V。若考虑二极管的正向压降 VD(on)0.7V，则输出电压 VOV AV (on)D5V0.7V5.7V。在图题 1-27（b）中，断开二极管 VD,有 VABV AV B10V（5V ）5V。可见，二极管
12、VD 接入以后，将承受反向电压，D 处于截止状态（相当于断开） ，电路中电流等于零（设反向饱和电流为零） ，R 上的电压降等于零，故 VOV B5V。在图题 1-27（c）中，首先将 D1 和 D2 断开，求两管将承受的电压为：VD1： VB1A=VB1V A0V （9V）9VVD2： VB2AV B2V A 12V（9V）3V二极管接入以后，V D1 因正偏处于导通，则VOV AV B1V VD10V0.7V0.7V而 VB2A12V（0.7V） 11.3V，所以，V D2 因反偏处于截止状态。在图题 1-27（d）中，首先将 VD1 和 VD2 断开，求得两管将承受的电压。VD1： VAB
13、1V AV B1 15V0V15VVD2： VAB2V AV B2 15V（10V）25V二极管接入以后，因 VD2 承受的正向电压较 VD1 高，优先导通；使 A 点的电位VA VB2V D2（on） 10V 0.7V9.3V 。D 1 因承受电压而截止。故VOV A9.3V1-28 题图 1-28 所示电路中稳压管的稳压值为 6V，稳定电流为 10mA，额定功率为 200mW，试问 （1）当电源电压在 18V 30V 范围内变化时，输出 Vo 是多少？稳压管是否安全？（2）若将电源电压改为 5V，电压 Vo 是多少？（3）要使稳压管起稳压作用，电源电压的大小应满足什么条件？解：由于稳压管的
14、额定功率为 200mW，而 VZ 为 6V，则通过稳压管的最大允许电流为 mAIZ3.620max（1）当电源电压在 1830V 范围内变化时，输出电压 Vo6，而通过稳压管的电流IZ 为 ，所以稳压管是安全的。A24063axZI（2）若电源电压改为 5V，电压 Vo5V（不稳压） 。（3） VII 3.91603.113 1-29 题图 1-29 中给出实测双极型三极管各个电极的对地电位，试判定这些三极管是否处于正常工作状态？如果不正常，是短路还是断路？如果正常，是工作于放大状态，截6止状态还是饱和状态？解：三极管的三种工作状态的偏置特点为：放大状态发射结正偏、集电结反偏；饱和状态发射结正
15、偏、集电结正偏；截止状态发射结反偏、集电结反偏。正偏时三极管的发射结电压为：硅管 0.7V、锗管0.3V。若违反以上特点，则考虑管子是否损坏。综合分析后得：（a）放大状态；（b）发射结断路；（c）放大状态；（d）发射结短路；（e）截止状态；（f ）饱和状态；（g）发射结断路；（ h）放大状态。1-32 已知电路如题图 1-32 所示，试判断下列两种情况下电路中三极管的状态：（1）V CC=15V Rb390k Rc3.1k 100（2）V CC18V Rb310k Rc4.7k 100解：（1） AVIbBEQCBQ 7.36109.5m.VRIVcCQCEQ6345因为 VCEQ1V ，所以
16、 T 处于放大状态（2）假设放大管处于饱和状态，令 VCES0则 mARIcCESCS83.ISB.BSIA8.5103783所以 T 处于饱和状态。71-34 某三极管的输出特性曲线如题图 1-34 所示，从图中确定该管的主要参数：ICE0、 PCM、V （ BR）CE0 ,（在 VCE10V ，I C4mA 附近） 。答案：I CE00.2mA；P CM40mW；V CE0=25V；501-36 若测得某半导体三极管在 IB20A 时，I C2mA；I B60A 时，IC5.4mA，试求此管的 、I CE0 及 ICB0 各为多少？解：根据三极管电流分配关系 IcI BI CE0 和已知条
17、件，有2000A20I CE05400A60I CE0由此解得 85 ICE0300A又 ICE0（1）I CB0,所以 ICB03.5A1-38 已知半导体三极管静态工作点电流ICQ=2mA， 80，|V A|100 V， ，试画出器件0br的混合 型等效电路，并求其参数 、g m 和 rce 值。e解： 混合 型等效电路如图所示。由于 ，则 IEQI CQ2.025mA9876.01a因此 ， ， 4)(EQTebIVr mSrgebm7kIVrCQAce501-42 N 沟道 JFET 的输出特性如题图 1-42 所示。漏源电压的 VDS15V ，试确定其饱和漏电流 IDSS 和夹断电压
18、 VP。并计算 VGS2V 时的跨导 gm。解：由图可得：饱和漏电流 IDSS4mA，夹断电压 VP 4V ，V GS2V 时，用作图法求得跨导近似为： 1.2mSmSigGSDm)2(14.6 第 2 章2-1 什么叫放大器？试述题图 2-1 放大电路中各元件的作用？82-2 根据放大电路的组成原则，判断题图 2-2 所示各电路能否正常放大。题图 2-2解答：图（a）电源电压为负值，晶体管没有合适的工作点，电路不能正常放大；图（b）电容 Cb 隔断了直流，晶体管处于截止状态，电路不能正常放大；图（c）电容 Cb 将输入信号短路，电路不能正常放大；图（d）晶体管的集电极为交流地电位，所以 ，电
19、路不能正常放大；0o图（e）晶体管处于截止状态，电路不能正常放大；图（f）电路有放大作用2-3 画出题图 2-3 放大电路的直流通路和交流通路以及 的波形图EBi、（设 ，放大器处于线性状态工作，而且在工作频率下耦合BEsmsmVtV ,in电容 和 Ce 足够大，它们所呈现的阻抗很小，可视为短路） 。b9题图 2-3 题图 2-4解：题图 2-32-4 在题图 2-4 所示的电路中，已知管子的mA17.2,7.0,10)( CQonBEIVrce 不计，信号源 设 试求三极管各极电压和。， kRtss 0)(i0,br电流值 、 、 、 。BiECE解： I CQ2.17mA AIQB7.2
20、1 kIVrCQTeb 21.98.010)(sin92.8AtrRiebsb 则 iBI BQi b（21.78.92sint ）A BEV BE(on) be（0.70.01sin t）ViCI CQi C（2.170.892sint）mA CEV CEQ+ o（7.660.27sint ）V2-8 试用估算法确定题图 2-8 所示放大电路的 Q 点。已知三极管的 。 题图 2-850解： ebBEQcBQCBQRVIVI11） AIecbBEB 542）I CQI BQ2.7mA 3）V CEQV CC（I CI B） （R cR e）3.46V2-10 设计一个如题图 2-10 所示的分压式偏置电路。已知 它的VC1250，静态工作点 。试选择 Rb1、R b2、R c 和 Re。VmAI BEQCEQCQ 7.05.41，
